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Signalverlust in aktivem Tone-Stack?

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Offline chaccmgr

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Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« am: 14.11.2013 15:52 »
Hi
ein üblicher passiver Tone-Stack belastet das Signal ja bekanntlich nicht unerheblich.

Wie verhält sich eigentlich ein aktiver Tone Stack (s. Anhang)? Hat da jemend eine Berechnung/Wert für die Pegelabschwächung dazu? Muss der über einen Kathodenfolger angesteuert werden?

Danke und Grüße
Robert
Liebe Grüße
Robert

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Offline Basti

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #1 am: 14.11.2013 22:11 »
Die niederohmige Ansteuerung hast du über IC1 schon. Der Verwendete OPA134 bzw OPA2134 hat einen hochohmigen FET Eingang, der kommt mit so ziemlich allem als Signalquelle klar. Mit den hohen Signalpegeln in Röhrenamps kannst du aber diese Schaltung aber vergessen, die mögliche Signalamplitude reicht bei weitem nicht aus. Wenn du so eine Schaltung verwenden willst, musst du vorher den Pegel runterholen und danach wieder entsprechend verstärken, so wie es z.B. eine aktive FX Loop in Röhrenamps machen würde.
Die Abschwächung sollte in Neutralstellung Null sein. OP-Verstärkerschaltungen kann man relativ leicht ausrechnen, hab nur grad meine Formelsammlung nicht zu Hand. Gibt auch von Texas Instruments für Umsonst eine Simulation für sowas (googelst du TINA TI).
Klanglich verhält sich die von dir gezeigte Schaltung völlig anders als die gewohnten Tone Stacks, weil letztere alles Andere als linear arbeiten.

VG
Basti

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Offline haebbe58

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #2 am: 15.11.2013 10:48 »
Hi Robert,

zum Thema:

es gibt auch aktive Klagregelungen in Röhrentechnik a la Baxandall (Kuhschwanz) u.ä., evtl. sollte man sich da einfach mal grundsätzlich in die Materie einlesen bzw. evtl. mal danach googeln.

Gruß
Häbbe

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Offline Vix Noelopan

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #3 am: 15.11.2013 14:24 »
Hallo Robert,

die Spannungsverstärkung Deiner Schaltung entspricht in Mittelstellung aller drei Potis dem Verhältnis der Widerstände R2 zu R1, ist also bei der angegebenen Dimensionierung gleich eins.

Beste Grüße!

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Offline Martin M

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #4 am: 15.11.2013 16:09 »
Moinmoin zusammen,

fast jeder handelsübliche OpAmp ist für diese Schaltung geeignet, du musst den BurrBrown nicht nehmen. Auch die Impedanzen und Verstärkungsfaktoren sind von der Wahl des OpAmps unabhängig. Da du "Tonestack" schreibst, wirst du den wohl auch für einen Musikinstrumenten-Verstärker einsetzen. Wenn er für Gitarre ist, wird er wohl hinter der ersten Zerre/Gainstufe zu liegen kommen und einen eher hohen Pegel fahren (Bastis Post).
Unter diesen Bedingungen geht jeder OpAmp, der bei einer durch die Beschaltung erzwungenen Verstärkung von kleiner 1 nicht schwingt. Mein Liebling ist der gute alte TL7x, alle handelsüblichen OpAmps für Audio-Zwecke gehen. Du wirst bei deiner Anwendung exakt keinen Unterschied hören und bis über 30kHz messen können. Die Eingangsimpedanz jedes dieser OpAmps ist so groß, dass die Eingangsimpedanz der Gesamtschaltung ausschließlich von R1 bestimmt ist (eigentlich der Reihenschaltung R1+C1, C1 ist aber für Tonfrequenz zu vernachlässigen), sie liegt also bei 100kOhm.

Der erste OpAmp ist überhaupt nur dafür da, die Schaltung um den 2. Opamp niederohmig (am besten 0 Ohm) anzusteuern. Wenn du also schon eine niederohmige Quelle hast, kannst du den jederzeit weglassen und das Signal direkt in C2 einspeisen. In Röhrenamps mit Baxandall-Klangreglung (der deutsche Name ist "Kuhschwanz") findest du daher meistens einen Kathodenfolger vor den Reglern. Kannst du hier auch machen. Wenn du den OpAmp mit +-15V versorgst, kannst du ggf. sogar dei OpAmp-Schaltung in eine ansonsten Röhrenschaltung integrieren. Hast du keinen Gleichanteil, kannst du auch C2 weglassen: Je weniger Zeugs im Signalweg, umso besser.

Die Wirkungsweise beruht darauf, dass die Verstärkung eines (idealen, für NF sind das alle oben genannten) invertierenden OpAmps vom Verhältnis des Gegenkopplungswiderstands zum Vorwiderstand bestimmt wird. Daher auch Vix Napoleons Feststellung für den ersten OpAmp: V = R2 / R1 (eigentlich: - R2 / R1, die Phase wird um 180 Grad gedreht). Für den 2.OpAmp heißt das, dass in Mittelstelluing der Potis das ganze symmetrisch ist, also auch die frequenzunabhängige Verstärkung 1 hat. Je nach Potistellung werden die von den verschiedenen Kondensatoren gesperrten bzw. durchgelassenen Frequenzen dann angehoben oder abgesenkt. C3 sollte man 2 mal spendieren: Poti R4 jeweils von den Enden zum Schleifer. Dann sind die Regler voneinander unabhängig(er). Die Sparschaltung mit nur einem C aus der Zeit, als Bauteile noch teuer waren, findet man leider immer wieder, ärgerlich!

Ich selber bevorzuge einen 2-Band Baxandall mit (Werte nach deinem Schaltbild):
R3 = 18k
C3 (2 mal, siehe oben) = 47n (das sind die 0.05µ)
R4 = 100k
R8 = 22k
R6 = 12k
C6 = 3n3 (nicht 0,005µ =5n)
R7 = 100k

Das macht rechnerisch +-12dB bei 20Hz bzw. 20kHz (und ca. 10dB bei Frequenzen, die noch im NF-Signal von Instrumenten wichtig sind) +10dB sind übrigens gut 3-fache Verstärkung, -10dB sind gut 3-fache Abschwächung, 15dB das selbe mit guten 5, 18dB mit genau 8.

R4, R5, C4, C5 sind für die Mitten, weglassen! Der Mittenregler deiner Schaltung sitzt frequenzmäßig genau in der Mitte der beiden anderen Regler und ist daher unnötig: Den selben Effekt wie aufgedrehte Mitten erhält man durch Abdrehen von Bass und Höhen und umgekehrt. Wie schon geschrieben: Je weniger Zeugs im Signalweg, umso besser.

Außerdem liebe ich es, die OpAmps mit 15pF in der Gegenkopplung zu versehen (vom Ausgang auf den invertierenden Eingang. Das ist bis 10kHz phasenneutral, mach bei 20kHz gerade mal 5 - 10 Grad Phasenverschiebung und so gut wie keine Absenkung und erst bei 100kHz einen 3dB Abfall in der Amplitude (bei 100kOhm Gegenkopplungswiderstand, entspricht im wesentlichen deiner Schaltung (1.OpAmp) und meinen werten. Dafür schwingt das nicht und ist mit jedem OpAmp stabil.

Zur Praxis die erste Regel bei Baxandall-Tonestacks: Wer auf Fender- oder Marshall-Tonestacks steht, sollte die Finger davon lassen. Baxandalls sind (siehe oben) in Neutralstellung geradlinig, Fender/Marshall haben erstens überhaupt gar keine Neutralstellung und zweitens in Stellung "alles auf Mitte" ein massives Mittenloch bei 500 bis 800Hz.
Zweite Regel: Die meisten HiFi- oder allgemeinen Schaltungen haben einen viel zu großen Regelbereich und i.a. auch nicht die richtigen (zu hohe) Mittenfrequenzen.

Probier's, HTH

Martin

Puh, so viel wollt' ich gar nicht schreiben...


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Offline bea

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #5 am: 15.11.2013 19:43 »
Kleine Ergänzung noch:
Fender/Marshall/Vox/Hiwatt- Tonestacks kann man so gut wie nicht in Gegenkopplungen integrieren.

Wenn man einen aktiven Baxandall mit Röhren bauen möchte, benötigt man eine hinreichend große Schleifenverstärkung. Könnte mit einer Stufe ECC83 mit wirklich großem Anodenwiderstand und relativ starker lokaler Gegenkopplung (von der Anode aufs Gitter) gerade so gehen, wenn man den Einstellbereich des Filter klein wählt.
Liebe Grüße

Beate

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Offline Vix Noelopan

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #6 am: 15.11.2013 22:17 »
Wenn man einen aktiven Baxandall mit Röhren bauen möchte, benötigt man eine hinreichend große Schleifenverstärkung. Könnte mit einer Stufe ECC83 mit wirklich großem Anodenwiderstand und relativ starker lokaler Gegenkopplung (von der Anode aufs Gitter) gerade so gehen, wenn man den Einstellbereich des Filter klein wählt.

Hallo Beate,

genau das findet man in zahllosen RIM-Schaltplänen, z.B. Imperator, Gigant-S, Dirigent, Organist u.v.m. Im Grunde genommen ist es immer wieder dieselbe Schaltung.

Beste Grüße, Uwe

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Manfred

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #7 am: 17.11.2013 18:48 »
Hallo,

ich habe einen Auszug betreffs der Auslegung solch eines aktiven EQs, aus dem Audio Handbook von National Semiconductors von 1976, gescannt.

Gruß
Manfred 

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Offline Günthergünther

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #8 am: 17.11.2013 19:46 »
Hallo,
ich dachte immer, ein aktiver Tone-Stack regelt die Frequenz über eine Gegenkopplung?
Grüße, Thomas

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Offline bea

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #9 am: 17.11.2013 19:53 »
Klar. Genau davon ist ja auch die Rede, sowohl in dem Beispiel mit den Op-Amps als auch in dem Beispiel von Radio-RIM. Nur damit das auch geht, muss die Schleifenverstärkung ohne GK ziemlich groß sein.

Weil man im Mittel recht stark gegenkoppeln muss, frage ich mich allerdings, ob die passive Variante mit Aufholverstärker nicht sogar verlustärmer ist.
Liebe Grüße

Beate

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Offline Martin M

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #10 am: 18.11.2013 14:14 »
Moinmoin bea,

theoretisch ist's egal. Wenn ich einem vorgegebenen Regelbereich ausfüllen will, muss ich diesen auch verstärken können: Ob ich eine Leerlaufverstärkung in einer Gegenkopplung oder eine Aufholverstärkung nach passivem Netzwerk nehme: Der maximale Regelbereich wird immer bestenfalls genau dieser Verstärkung entsprechen können.

Martin

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Offline bea

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #11 am: 18.11.2013 16:37 »
Hallo Martin,

Theoretisch ist klar. Mein Gedanke war, dass die Schleifenverstärkung ja auch bei maximaler Anhebung noch "groß" sein sollte, damit de Gegenkopplung funktioniert.
Liebe Grüße

Beate

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Offline chaccmgr

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #12 am: 18.11.2013 18:25 »
Hallo zusammen,
vielen Dank für den tollen Input.

Der Plan ist tatsächlich, das mit Röhren zu bauen. Ich hatte in einem anderen Thread schon mal geschrieben warum. Ein befreundeter Profi-Bassist will einen Röhren-Preamp (er will den warmen Ton), der aber die gleichen Regelmöglichkeiten wie ein Pult hat. Er bekommt damit einen speziellen Sound hin, den er mit "normalen" Röhrenamps nicht hinbekommt. Der ist sicher nicht kompatibel mit üblichen Band-Sounds, dafür ist er aber auch nicht gedacht.

Gebaut wird das Ganze mit den russischen Mini-Röhren 6N17B/6N16B, damit lässt sich sehr klein bauen. Ich habe auch schon mal einen Versuchsaufbau gestrickt, in dem ich die obige Schaltung einfach unverändert (außer Spannungsfestigkeit) zwischen zwei normale Röhrenstufen gesteckt habe. Der hat sehr gut geklungen, nur die Center-Frequenzen waren zu hoch (Hi-Fi halt) und der Einstellbereich zu gering.

Wenn ich das oben und den Scan aus dem Handbuch richtig verstanden habe, schließe ich daraus:
- mit Röhren kann man diese Art Klangregelung grundsätzlich sinnvoll realisieren, wenn man diese spezielle Sound-Vorstellung hat und genug Verstärkung vorhanden ist
- Die Eckfrequenzen müssen entsprechend skaliert werden, damit eine für Bass brauchbare Regelung entsteht

Was mir jetzt noch nicht klar ist:
- sollte ich das Ganze mit einem Kathodenfolger ansteuern oder geht auch die Ansteuerung über eine normale Stufe? Za der Stufe ist mit der 6N17B ca. 13,9k (ca 1/3 der ECC83). Ein CF mit der 6N17B (mu 75) geht runter bis ca. 260Ohm
- liegt der zu kleine Regelbereich an einer evtl. fehlenden Schleifenverstärkung oder passten einfach die rel. kleinen Poti-Werte (100k) nicht zur hochohmigen Ansteuerung der ansteuernden Stufe? Die effektive Verstärkung einer 6N17B liegt bei ca. 62 bei einem 100k Anodenwiderstand und bei 53 mit 47k. Eine ECC83 hat auch nicht mehr, mit 47k sogar weniger. Mit 100 k hat der Versuchsaufbau viel zu schnell gezerrt, 47k haben sich als gut erwiesen
- warum hat der Treble-Regler in der OP-Amp Schaltung 500k während die anderen nur 100 haben?

Im Konzept habe ich zwei Doppeltrioden zur Verfügung. Ich könnte also bauen:
Eingangsstufe-->Zweite Stufe-->active 3-Band-Baxandall-->Aufholstufe-->CF-out     oder
Eingangsstufe-->CF-->active 3-Band-Baxandall-->Aufholstufe-->CF-out

Was macht mehr Sinn? Der Versuchsaufbau hatte die erste Topologie und war auch mit 47k zum Zerren zu bringen (ca. ab zwei Drittel des Gain Reglers (1M log). Verstärkung scheint ausreichend zur Verfügung zu stehen.

Anbei der Plan mit skalierten Werten im Tone-Stack

Grüße
Robert
« Letzte Änderung: 18.11.2013 18:38 von chaccmgr »
Liebe Grüße
Robert

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Offline bea

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #13 am: 18.11.2013 18:49 »
Irgendwie vermisse ich in der Schaltung den Gitterableitwiderstand der dritten Stufe....

Liebe Grüße

Beate

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Offline chaccmgr

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Re: Signalverlust in aktivem Tone-Stack?
« Antwort #14 am: 18.11.2013 19:26 »
berechtigte Frage...
den Plan habe ich nach den seeehr spärlichen Quellen im Netz gemalt. Nirgends gibt's an der Stelle einen GAW.
Auch der Plan des kommerziellen Madamp-Bausatzes (der eine an Peavey angelehnte aktive Schaltung im Tone-Stack verwendet) hat an der Stelle keinen.
Begründen kann ich's nicht
Liebe Grüße
Robert